有機光致變色材料及二芳乙烯基苯類熒光材料的合成與性能研究.pdf

1、有機光功能材料已經(jīng)應用于社會生活的各個方面，圍繞有機光功能材料的設計合成、器件制備和性能機理的前沿研究也方興未艾。本文著眼于兩種光功能材料——有機光致變色材料和有機熒光材料，針對其目前在研究與應用領域面臨的一些問題，進行了分子設計、性能調(diào)控的研究以及應用拓展的嘗試。
　　首先針對光致變色材料普遍存在的熱穩(wěn)定性和抗疲勞性不好等制約其實際應用的缺點，設計了吲哚[2，1-b][1，3]苯并噁嗪衍生物、光交聯(lián)螺吡喃衍生物和喹啉修飾二芳基乙

2、烯衍生物三種光致變色分子，測試其性能并利用光致變色材料開展了修飾玻璃表面潤濕性光可控、熒光開關調(diào)制等應用方面的研究;其次針對聚對亞苯基乙烯類熒光材料存在的溶解性差、發(fā)光不純等缺陷，在小分子1，4-二（2'-芳基乙烯基）苯上修飾不同性質的取代基團，調(diào)整其發(fā)光性能和能級結構。具體的內(nèi)容如下:
　　(1)合成了光致變色分子2-硝基-5a，6，6-三甲基-5a，6-二氫-12H-吲哚[2，1-b][1，3]苯并噁嗪化合物(BO)，BO化合

3、物變色反應速度快、抗疲勞性好。通過加入有機強堿可以得到穩(wěn)定有色體。溶劑效應研究顯示在質子溶劑中有機強堿的穩(wěn)定作用消失，在非質子溶劑中隨著溶劑折射率的增大，BO穩(wěn)定開環(huán)體的吸收波長紅移。
　　(2)合成了含有查耳酮光交聯(lián)基團和螺吡喃光致變色基團的雙光功能化合物，并通過旋涂制備了光敏薄膜。365nm紫外光照射下，在溶液和PMMA薄膜中雙光功能化合物同時發(fā)生查耳酮基團的光交聯(lián)反應和螺吡喃基團的光致開環(huán)變色反應?？梢姽庹丈湎?，由于交聯(lián)的查

4、耳酮基團所產(chǎn)生的空間位阻，螺吡喃開環(huán)體的穩(wěn)定性得到提高。
　　(3)合成了喹啉基團修飾的二芳基乙烯衍生物bis-Qui-BTF6和bis-BrQuiBTF6，確定了平行、反平行兩種構型的比例。吸收波長的紅移表明喹啉喹啉基團擴大了BTF6的共軛體系。光反應動力學的計算發(fā)現(xiàn)兩者紫外激發(fā)閉環(huán)反應的時間常數(shù)為38.69s和41.63s，可見光開環(huán)反應的時間常數(shù)為56.03s和59.51s，都表現(xiàn)為一級反應，實驗顯示其光致變色過程具有良好的

5、耐疲勞性。加入三氟乙酸發(fā)生質子化反應后的衍生物分子反平行構型增加，有利于閉環(huán)量子產(chǎn)率的提高。
　　(4)合成含丙烯酸酯基的螺吡喃衍生物，將其通過N-烷基化反應或自由基反應接枝到硅烷偶聯(lián)劑修飾的玻璃基片表面。螺吡喃衍生物修飾過的玻璃表面在紫外/可見光下發(fā)生可逆的光致變色現(xiàn)象。在紫外光照射下，螺吡喃發(fā)生開環(huán)變成兩性離子結構的有色體，表面親水性增加，接觸角從83°變?yōu)?6°。利用光致變色過程，可以實現(xiàn)玻璃表面的潤濕性光控變化。
　

6、　(5)利用細乳液聚合方法制備基于螺吡喃的光致變色納米粒子，得到平均粒徑尺寸小于65nm、PDI小于0.15的聚合物粒子。反應動力學分析顯示，聚合物基質中自由空間減小，螺吡喃有色開環(huán)體的熱穩(wěn)定性大大提高，實驗結果表明交聯(lián)劑用量為單體總量的10 wt.％時光致變色納米粒子的熱穩(wěn)定性最好。
　　(6)選擇三種熒光染料與丙烯酸酯基螺吡喃一起通過細乳液聚合，得到平均粒徑尺寸小于50nm、PDI為0.1～0.2的熒光納米粒子。聚合物粒子通過

7、光致變色組分和熒光組分之間的光致分子間能量轉移實現(xiàn)了熒光開關功能，其中基于苝類熒光染料SG5獲得的納米粒子熒光量子產(chǎn)率最高(0.625)，熒光開關對比效果最好(0.625/0.001)。
　　(7)合成了一系列不同取代基修飾的1，4-二（2'-芳基乙烯基）苯衍生物，在取代基的影響下吸收波長和熒光發(fā)射波長均發(fā)生紅移，三苯胺基團和咔唑基團修飾的化合物由于共軛體系的擴大而紅移明顯，而且有著較高量子產(chǎn)率(0.32，0.43)的藍光熒光。研